本章的实验主要是采用球和平面的接触摩擦模式，陶瓷球的试样在这里是作为滑动的主体件，钛合金平面试样在这里是作为静止不动的主体件。而通过上文绪论我们都可以了解到钛和钛合金的各种优点，例如弹性模量比较低、比较不错的强重比、低的抗疲劳性能、它的相对密度比较小、屈服的强度比较高、同时拥有非常不错的生物相容性、可以很好地融入到人体的复杂环境之中等等之类的。所以这次实验研究主要选用的是钛合金TC20作为实验的材料，它的主要的化学成分和物理力学性能如表2-1和表2-2所示，因为Si3N4有着很不错的耐磨性能、自润滑性能，同时它的抗热震性能优异、硬度也很高，耐腐蚀和耐高温，所以选用直径10mm的Si3N4作为陶瓷球材料。

               表2-1 TC20钛合金化学成分（质量分数wt。%）

表2-1 TC20钛合金化学成分（质量分数wt。%）

元素 Ti Al V Fe C O N H

质量分数（%） 89。729 6。05 3。95 0。11 0。014 0。14 0。006 0。001

表2-2  TC20钛合金物理力学性能来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

材料 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 断后伸长率（%） 弹性模量（GPa） 泊松比 硬度HV

TC20 950 860 12 110 0。3 348

2。2。2实验材料的制备

医用的TC20钛合金要通过车削加工从而切割成25x25x3mm的块状材料，热处理后再加工成直径为20mm，厚度为3mm的圆柱盘体TC20钛合金。然后在实验之前，先后依次用颗粒度为400#、800#、1200#的水磨砂纸在水的冷却水之下将TC20钛合金试样的一面均匀施力进行研磨，然后在1500#的金相砂纸上对同一面均匀施力进行研磨，直至材料表面平整光滑达到要求；最后，将试样在金相抛光机上，依次涂抹上1μm、0。5μm的金刚石抛光膏，同时在水的冷却下，将TC20钛合金试样逐渐抛光至表面粗糙度为Ra=0。3~0。4μm的光滑成镜面程度。之后用无水乙醇擦拭，再放入超声波清洗机中进行超声波清洗，清洗完毕后进行烘干。试样成品如图2-1所示。

此处Si3N4陶瓷球介质的直径为10mm，它的硬度值是HV1200,ρ=3。15g/cm³，它的表面粗糙度值为Ra=0。02μm，泊松比是0。25，弹性模量为E=300Gpa。